Une diode électroluminescente (DEL, en anglais : Light-Emitting Diode LED), est un composant opto-électronique émettant de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique dans le sens direct. Ce rayonnement monochromatique ou polychromatique non cohérent résulte de la conversion d’une partie de l'énergie électrique qui la traverse.
Lors de la recombinaison d’un électron et d’un trou dans un semiconducteur il y a émission d’un photon si la transition d’un électron entre la bande de conduction et la bande de valence se fait avec conservation du vecteur d’onde. Cette transition est alors émissive et elle s’accompagne de l’émission d’un photon. Dans une transition émissive, l’énergie du photon créé est donnée par la différence des niveaux d’énergie avant (Ei) et après (Ef) la transition :
hν = Ei − Ef
.
On en déduit que si la longueur d'émission est voisine de λ la tension de seuil est voisine de Vs = 1240 / λ (nm).
La longueur d'onde du rayonnement émis est donc fonction de la largeur de la bande interdite et elle dépend de la nature du matériau semiconducteur utilisé.
| Couleur | Longueur d'onde (nm) | Tension de seuil (V) | Nature |
|---|---|---|---|
| Infra-rouge | >760 | 1,630 | Al-GaAs |
| Rouge | 610 < λ < 760 | 1,63 < ΔV < 2,03 | Al-GaAs et P-GaAs |
| Orange | 590 < λ < 610 | 2,03 < ΔV < 2,10 | P-GaAs |
| Jaune | 570 < λ < 590 | 2,10 < ΔV < 2,18 | P-GaAs |
| Vert | 500 < λ < 570 | 2,18 < ΔV < 2,48 | NGa et PGa |
| Bleu | 450 < λ < 500 | 2,48 < ΔV < 2,75 | In-GaN |
| Blanc | ≈ 3,5 | In-GaN + luminophores |
La couleur effective peut-être modifiée par la coloration du boitier.
La puissance
dissipée varie entre 50 mW à 1 ou 2 W.
Le rendement lumineux atteint
maintenant 130 lm/W, très supérieur à celui des lampes à incandescence (15 lm/W).
Les caractéristiques Id = f(VAK) présentées sont celles de diodes prises au hasard en 2007 dans mes tiroirs à composants.
Examiner en particulier la disparité des résistances dynamiques dans la zone d'utilisation.
Caractéristiques de diodes LED récentes (2024)
Rouge : Diode rouge Vs = 1,51 V. Pointillés rouges : Diode orange Vs = 1,63 V
Vert : Diode verte Vs = 1,70 V. Pointillés verts : Diode jaune Vs = 1,74 V.
Bleu : Diode bleue Vs = 2,34 V. Noir : Diode blanche Vs = 2,34 V. Pointillés noirs : Diode blanche haut rendement Vs = 2.48 V.
La tension de seuil correspond à un courant diode de 50 µA.
On peut noter que les tensions de seuil correspondent bien à la couleur de la diode mais que les valeurs de la tension aux bornes de la diode peuvent s'en écarter de façon importante. (5 V pour un courant de 10 mA avec la diode blanche haut rendement)
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Diodes led de différentes formes et couleurs. |
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Ensemble de diodes led "blanches" utilisé en éclairage domestique. Les diodes sont soudées sur un circuit imprimé en contact avec un radiateur en aluminum. |